Живые фильтры из чайного гриба устойчивее к засорению, чем коммерческие аналоги

Коммерческие ультрафильтрационные мембраны для очистки воды дороги и легко засоряются частицами и микроорганизмами. В качестве альтернативного материала недавно были предложены живые фильтрующие мембраны. Выращенные из культуры чайного гриба (комбучи), эти фильтры представляют собой плотные, слоистые листы бактериальной целлюлозы. Исследователи, сообщающие в ACS ES&T Water, показывают, что такие живые мембраны более устойчивы к засорению и биообрастанию, что делает их более эффективными и менее дорогими в использовании по сравнению с обычными.

Очистка воды до состояния, безопасного для питья, требует материалов, удаляющих примеси и патогены, включая бактерии, паразитов и вирусы. Полимерные фильтры с микроскопическими порами могут решить эту задачу, но их срок службы ограничен, так как поры легко забиваются. Некоторые микроорганизмы-загрязнители ускоряют этот процесс, производя липкие вещества, которые создают похожий на клей биоплёнку, покрывающую внутреннюю поверхность мембран и блокирующую поток воды.

В недавнем исследовании Кэтрин Зодроу и её коллеги сообщили о живых мембранах из проницаемой плёнки бактериальной целлюлозы, которую они вырастили из симбиотической культуры бактерий и дрожжей (SCOBY), используемой для ферментации чая в популярный напиток комбучу. Эти мембраны можно настраивать для фильтрации частиц разного размера, и, поскольку они живые, способны к самовосстановлению. Некоторые микробы в составе SCOBY принадлежат к семейству, известному производством уксусной кислоты, которая может убивать бактерии, в том числе те, что выделяют биоплёнки. Поэтому другая команда под руководством Зодроу решила проверить, могут ли живые фильтрующие мембраны противостоять обрастанию и служить дольше, чем коммерческие полимерные мембраны.

Исследователи культивировали SCOBY комбучи в растворе сахара, чёрного чая, дистиллированного белого уксуса и воды. Тонкая проницаемая мембрана из грибов и бактерий Acetobacter выросла на границе раздела культуры с воздухом. Затем команда профильтровала воду из двух водохранилищ и реки в Монтане с помощью как живой мембраны, так и коммерческой мембраны из двух сложных эфиров целлюлозы. Хотя оба материала со временем засорялись и фильтровали медленнее, мембрана из SCOBY лучше сопротивлялась обрастанию и поддерживала более высокую скорость фильтрации, особенно с более грязными и богатыми микроорганизмами образцами воды. Хотя в живой мембране в итоге тоже образовалась биоплёнка, в ней было меньше микроорганизмов. По мнению исследователей, этот результат может означать, что бактерии, производящие уксусную кислоту и встроенные в материал, подавляли рост бактерий, способствующих образованию биоплёнок. Основываясь на этих результатах, команда заявляет, что живые мембраны могут стать недорогим, биоразлагаемым и эффективным способом очистки воды.